import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.text.DecimalFormat;

/*
*时间允许，可通过引入以下包，实现鼠标滑过按钮变色和键盘输入
*import java.awt.event.MouseAdapter;
*import java.awt.event.MouseEvent;
*import java.awt.event.KeyAdapter;
*import java.awt.event.KeyEvent;
*/

import java.math.BigDecimal;//控制小数点后几位

public class Calculate implements ActionListener {

    private JFrame frame = new JFrame();//界面应用程序，窗口

    //计算器上各按键的符号
    private String[] keys = {"%", "CE", "C", "←", "1⁄x", "x²", "√x", "÷", "7", "8", "9",
            "×", "4", "5", "6", "-", "1", "2", "3", "+", "+/-", "0", ".", "="};
    private JButton button[] = new JButton[keys.length];  //计算器上按键的按钮（数组保存）
    private JTextField resultText = new JTextField("0"); //显示计算结果文本框
    private JTextField processText = new JTextField();//显示计算过程文本框
    private boolean firstDigit = true;  // 标志用户按的是否是整个表达式的第一个数字,或者是运算符后的第一个数字
    private double resultNum = 0.0000;   // 计算的中间结果
    private String operator = "=";   // 当前运算的运算符（按键"C"时需要将其还原为"="）
    private boolean operateValidFlag = true;   // 判断操作是否合法



    public Calculate() {   //本类Calculator的构造函数
        init();  // 初始化计算器

        frame.setTitle("简易计算器");
        frame.setSize(350, 550);
        frame.setLocation(500, 300);
        frame.setResizable(true);  // 允许修改计算器窗口的大小
        frame.setVisible(true);
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); //点击关闭按钮后执行exit退出应用程序
    }


    private void init() {   //初始化变量，创建面板，添加按钮，面板布局
        Color color1 = new Color(220, 220, 220); //文本框背景颜色
        Color color2 = new Color(80, 150, 250); //等于号专属颜色
        Color color3 = new Color(245, 245, 245); //背景颜色；功能键和运算符颜色
        

        JPanel resultTextPanel = new JPanel();// 建立一个画板放文本框
        
        resultTextPanel.setLayout(new BorderLayout());// 设置结果文本框面板的布局为边界布局
        // 由布局管理器自动设置大小
        resultTextPanel.add(resultText);// 将结果文本框添加到结果文本框面板中
        resultText.setFont(new Font("黑体", Font.BOLD, 55));  //设置文本框中文字的字体以及大小，加粗
        resultText.setHorizontalAlignment(JTextField.RIGHT);  //文本框中的内容采用右对齐方式
        resultText.setEditable(false);  //不能修改结果文本框
        resultText.setBorder(null);  //删除文本框的边框
        resultText.setBackground(color1);// 设置文本框背景颜色

        JPanel processTextPanel = new JPanel();
        processTextPanel.setLayout(new BorderLayout());
        processTextPanel.setSize(400, 50);
        processTextPanel.add(processText);
        processText.setFont(new Font("黑体", Font.PLAIN, 25));  //设置文本框中文字的字体以及大小，加粗
        processText.setHorizontalAlignment(JTextField.RIGHT);  //文本框中的内容采用右对齐方式
        processText.setEditable(false);  //不能修改结果文本框
        processText.setBorder(null);  //删除文本框的边框

        processText.setBackground(color1);

        // 初始化计算器上键的按钮，将键放在一个画板内
        JPanel keysPanel = new JPanel();
        // 用网格布局器，6行，4列的网格，网格之间的水平方向垂直方向间隔均为2个像素
        keysPanel.setLayout(new GridLayout(6, 4, 3, 3));

        //初始化功能按钮
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            button[i] = new JButton(keys[i]);
            Dimension preferredSize = new Dimension(95, 50);
            button[i].setPreferredSize(preferredSize);
            keysPanel.add(button[i]);
            button[i].setBackground(color3);
            button[i].setForeground(Color.black);//设置字体颜色
            button[i].setFont(new Font(Font.SERIF, Font.PLAIN, 18));
            button[i].setBorderPainted(false);  //去除按钮的边框
        }

        //初始化运算符及数字键按钮(包含字体和颜色)
        for (int i = 8; i < keys.length; i++) {
            button[i] = new JButton(keys[i]);
            Dimension preferredSize = new Dimension(95, 50);
            button[i].setPreferredSize(preferredSize);
            keysPanel.add(button[i]);
            if ((i + 1) % 4 == 0) {
                button[i].setBackground(color3);//运算符按钮
                button[i].setFont(new Font(Font.SERIF, Font.PLAIN, 30));
            } else {
                button[i].setBackground(Color.white);//数字按钮
                button[i].setFont(new Font("黑体", Font.BOLD, 20));
            }

            button[i].setBorderPainted(false);  //去除按钮的边框
        }
        button[23].setBackground(color2);  // 用浅蓝色覆盖更改标记'='

        keysPanel.setBackground(color1);

        //将文本框所在的面板放在北部和中部，将keysPanel面板放在计算器的南部
        frame.getContentPane().add("North", processTextPanel);
        frame.getContentPane().add("Center", resultTextPanel);
        frame.getContentPane().add("South", keysPanel);
        processTextPanel.setBorder(BorderFactory.createMatteBorder(5, 3, 0, 3, color1));
        resultTextPanel.setBorder(BorderFactory.createMatteBorder(0, 3, 5, 3, color1));
        keysPanel.setBorder(BorderFactory.createMatteBorder(5, 3, 5, 3, color1));

        for (int i = 0; i < keys.length; i++) {
            button[i].addActionListener(this);// 为各按钮添加事件监听器，都使用同一个事件监听器。
        }
    }

    public void actionPerformed(ActionEvent ev) {  //监听函数，将得到的事件选择对应的函数

        String command = ev.getActionCommand();  // 获取事件源

        if (command.equals(keys[3])) doBackspace();// 用户按了"Back"键
        else if (command.equals(keys[1])) resultText.setText("0");// 用户按了"CE"键
        else if (command.equals(keys[2])) doC();// 用户按了"C"键
        else if ("0123456789.".indexOf(command) >= 0) doNumber(command);// 用户按了数字键或者小数点键
        else if (command.equals(keys[0]) || command.equals(keys[4]) || command.equals(keys[5])
                || command.equals(keys[6]) || command.equals(keys[20])) doOperator1(command);
        // 用户按了只需一个数的运算键（求倒数，%，开方，平方，取正负数）
        else doOperator2(command);
    }


    private void doBackspace() {//删除键
        String text = resultText.getText();
        int i = text.length();
        if (i > 0) {
            text = text.substring(0, i - 1);  // 退格，将文本最后一个字符去掉
            if (text.length() == 0) {
                resultText.setText("0");// 如果文本没有内容了，则初始化计算器的各种值
                firstDigit = true;
                operator = "=";
            } else {
                resultText.setText(text);// 显示新的文本
            }
        }
    }

    private void doC() {//清除键
        // 初始化计算器的各种值
        processText.setText(null);
        resultText.setText("0");
        firstDigit = true;
        operator = "=";
    }

    private void doNumber(String key) {//得到数字，处理数字
        if (firstDigit) {
            // 输入的为第一个数
            resultText.setText(null);
            resultText.setText(key);

        } else if ((key.equals(".")) && (resultText.getText().indexOf(".") < 0)) {
            //indexOf() 返回指定字符在字符串中第一次出现处的索引，如果此字符串中没有这样的字符，则返回 -1
            // 输入的是小数点，并且之前没有小数点，则将小数点附在结果文本框的后面
            resultText.setText(resultText.getText() + ".");
        } else if (!key.equals(".")) { // 如果输入的不是小数点，则将数字附在结果文本框的后面
            resultText.setText(resultText.getText() + key);
        }
        firstDigit = false;
    }


    private void doOperator1(String key) {  //进行单目运算
        operator = key;  // 运算符为用户按的按钮
        if (operator.equals("1⁄x")) {
        // 倒数运算
            if (resultNum == 0) {
                operateValidFlag = false;  //操作不合法
                resultText.setText("除数不能为零");
            } else {
                resultNum = 1 / getNumberFromText();
                processText.setText("1/(" + resultText.getText() + ")");
            }
        } else if (operator.equals("√x")) {// 平方根运算
            if (resultNum < 0) {
                operateValidFlag = false;  //操作不合法
                resultText.setText("无效输入");
            } else {
                resultNum = Math.sqrt(getNumberFromText());
                processText.setText("√(" + resultText.getText() + ")");
                //resultNum = getNumberFromText();

            }
        } else if (operator.equals("x²")) {// 平方运算X
            resultNum = getNumberFromText() * getNumberFromText();
            processText.setText("sqr(" + resultText.getText() + ")");
        } else if (operator.equals("%")) {// 百分号运算，除以100
            resultNum = getNumberFromText() / 100;
        } else if (operator.equals("+/-")) {// 正数负数运算
            resultNum = getNumberFromText() * (-1);
        }
        isOperateValidFlag(operateValidFlag);
        firstDigit = true;//复位
        if (operateValidFlag == false) processText.setText(null);
        operateValidFlag = true;
    }


    private void doOperator2(String key) { //进行双目运算
        if (operator.equals("÷")) {// 除法运算// 如果当前结果文本框中的值等于0
            if (getNumberFromText() == 0.0) {
                operateValidFlag = false;  //操作不合法
                //resultText.setFont(new Font("黑体", Font.BOLD, 40));
                resultText.setText("除数不能为零");
                //resultText.setFont(new Font("黑体", Font.BOLD, 55));
            } else {
                resultNum /= getNumberFromText();
            }
        } else if (operator.equals("+")) { // 加法运算
            resultNum += getNumberFromText();
        } else if (operator.equals("－")) { // 减法运算
            resultNum -= getNumberFromText();
        } else if (operator.equals("×")) {// 乘法运算
            resultNum *= getNumberFromText();
        } else if (operator.equals("=")) { // 赋值运算
            resultNum = getNumberFromText();
            processText.setText(null);
        } else if (operator.equals("aⁿ")) {
            resultNum = Math.pow(resultNum, getNumberFromText());
        }

        if (key.equals("+") || key.equals("×") || key.equals("÷") || key.equals("=")) {
            processText.setText(processText.getText() + resultText.getText() + key);
        } else if (key.equals("－")) {
            processText.setText(processText.getText() + resultText.getText() + "-");
        } else if (key.equals("aⁿ")) {
            processText.setText(processText.getText() + resultText.getText() + "^");

        }

        isOperateValidFlag(operateValidFlag);
        operator = key;  // 运算符为用户按的按钮
        firstDigit = true;
        if (operateValidFlag == false) {
            processText.setText(null);
        }
        operateValidFlag = true;
    }

    private void isOperateValidFlag(boolean operateValidFlag) {
        if (operateValidFlag) {  // 操作合法的情况下，将小数点后的位数进行处理
            long t1 = (long) resultNum;
            double t2 = resultNum - t1;//得到小数部分
            BigDecimal bd = new BigDecimal(String.valueOf(resultNum));//得到小数位数
            if (t2 == 0) {
                resultText.setText(String.valueOf(t1));//转化为字符串
            } else if (bd.scale() == 1) {
                resultText.setText(String.valueOf(new DecimalFormat("0.0").format(resultNum)));
            } else if (bd.scale() == 2) {
                resultText.setText(String.valueOf(new DecimalFormat("0.00").format(resultNum)));
            } else if (bd.scale() == 3) {
                resultText.setText(String.valueOf(new DecimalFormat("0.000").format(resultNum)));
            } else if (bd.scale() == 4) {
                resultText.setText(String.valueOf(new DecimalFormat("0.0000").format(resultNum)));
            } else if (bd.scale() == 5) {
                resultText.setText(String.valueOf(new DecimalFormat("0.00000").format(resultNum)));
            } else if (bd.scale() == 6) {
                resultText.setText(String.valueOf(new DecimalFormat("0.000000").format(resultNum)));
            } else if (bd.scale() == 7) {
                resultText.setText(String.valueOf(new DecimalFormat("0.0000000").format(resultNum)));
            } else if (bd.scale() == 8) {
                resultText.setText(String.valueOf(new DecimalFormat("0.00000000").format(resultNum)));
            } else {
                resultText.setText(String.valueOf(new DecimalFormat("0.000000000").format(resultNum)));
            }
        }
    }

    private double getNumberFromText() {
        double result = 0;
        try {
            result = Double.valueOf(resultText.getText()).doubleValue();
        } catch (NumberFormatException e) {
        }
        return result;
    }

}
